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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung von Daten mittels Lichtwellen, ein Verfahren zur Kodierung der Daten sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens zur Kodierung der Daten und des Verfahrens zur Übertragung der Daten mittels Lichtwellen.
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Die Erfindung ist insbesondere im Internetbereich anwendbar zur Übertragung von Daten über Glasfaserkabel.
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Die Datenübertragung im Internet erfolgt üblicherweise über Kupferleitungen oder Glasfaserleitungen (Glasfaserkabel). Insbesondere bei Glasfaserkabeln wird Licht in Fasern aus Quarzglas oder Kunststoff geführt, wobei Lichtsignale in kurzen Abständen gesendet werden, um durch Ein- und Ausschalten des Lichts Daten binär zu kodieren.
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Bekannt sind beispielsweise DWDM-Systeme oder CWDM-Systeme, in denen Binärcodes unter Verwendung unterschiedlicher Lichtfarben versendet werden. Das CWDM-Verfahren ist beispielsweise ein Wellenlängenmultiplexverfahren, bei dem eine Übertragung in 16 Kanälen mit Wellenlängen zwischen 1270 nm und 1610 nm erfolgt.
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Ein Nachteil der oben genannten bekannten Systeme besteht jedoch darin, dass trotz mehrerer Farben jeweils pro Farbe nur ein 0-Signal bzw. 1-Signal versendet wird. Dadurch verhalten sich die Binärcodes, die durch derartige System versendet werden, wie bei einem Einfarbensystem in einer Leitung, so dass die Datenübertragung für eine Leitung nicht erhöht wird.
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DE 102 11 872 A1 betrifft ein Verfahren zur optoelektronischen Datenkomprimierung binärer Daten ohne Datenreduktion, das zur Datenübertragung und Speicherung in höherer Form und Dichte geeignet ist, indem mehrstellige Bit-Informationen in einem Laser-Lichtpuls einer spezifischen Wellenlänge komprimiert werden, ohne deren Inhalt zu reduzieren.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Übertragung von Daten mittels Lichtwellen mit höherer Datenübertragung, sowie die Schaffung eines Verfahrens zur Kodierung der Daten und eines Computerprogramms zur Durchführung der genannten Verfahren.
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Obige Aufgabe der Erfindung wird durch die Gegenstände der Patentansprüche 1, 5, 7 und 10 gelöst.
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Weiterentwicklungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung weist ein Verfahren zur Übertragung von Daten mittels Lichtwellen einen Schritt auf zum Umwandeln der Daten in eine Mehrzahl von Lichtimpulsen, wobei diese hintereinander (sequentiell) über mindestens einen Lichtwellenleiter in Lichtimpulsgruppen gesendet werden. Gemäß der Erfindung weist jede Lichtimpulsgruppe eine vorbestimmte Anzahl von Lichtimpulsen auf, wobei jeder Lichtimpuls jeder Lichtimpulsgruppe eine Lichtwellenlänge aufweist, die ausgewählt wird aus einer Gruppe, die eine vordefinierte Anzahl von unterschiedlichen Lichtwellenlängen aufweist. Die Lichtimpulsgruppen mit den jeweiligen Lichtimpulsen werden hintereinander durch den Lichtwellenleiter gesendet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können derzeit Lichtwellenlängen verwendet werden, die 160 Spektralfarben entsprechen. Bevorzugte Lichtwellenlängenbereiche sind beispielsweise 420–490 nm (blau), 490–575 nm (grün), 650–750 nm (rot), etc.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die zu übertragenden Daten kodiert, indem die Reihenfolge innerhalb jeder Lichtimpulsgruppe der hintereinander gesendeten Lichtimpulse der jeweiligen ausgewählten Lichtwellenlänge geändert wird.
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Durch Ein- und Ausschalten eines Lichtimpulses sowie durch Änderung der Reihenfolge der hintereinander gesendeten Lichtimpulse innerhalb jeder Lichtimpulsgruppe kann somit eine Kodierung erreicht werden, die eine wesentliche höhere Datenübertragung ermöglicht. Speziell kann ein Verfahren geschaffen werden, mit dem bei gleicher Anzahl von Lichtimpulsen mehr Daten kodiert werden können.
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Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung werden zwei aufeinanderfolgende Lichtimpulsgruppen verwendet, um die zu übertragenden Daten zu kodieren. Beispielsweise können auch mehr als zwei Lichtimpulsgruppen hierfür verwendet werden.
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Gemäß einer anderen Weiterentwicklung der Erfindung werden zwei Lichtwellenleiter verwendet, und eine jeweilige Lichtimpulsgruppe in dem einen Lichtwellenleiter wird zusammen mit einer entsprechenden Lichtimpulsgruppe in dem anderen Lichtwellenleiter verwendet zur Kodierung der zu übertragenden Daten. Hierdurch kann eine Mehrkanalleitung gebildet werden, wobei durch Kombination der Lichtimpulse bzw. Lichtimpulsgruppen in zwei Lichtwellenleitern eine größere Anzahl von Information übertragen werden kann, als bei singulärer Lichtübertragung (also mit nur einem Lichtwellenleiter) möglich ist. Mehr als zwei Lichtwellenleiter können verwendet werden, was die Kombinationsmöglichkeiten zur Kodierung von Daten weiter erhöht.
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Gemäß einer anderen Weiterentwicklung der Erfindung werden Lichtimpulsgruppen in dem einen Lichtwellenleiter und Lichtimpulsgruppen in dem anderen Lichtwellenleiter miteinander synchronisiert ausgesendet, so dass eine einfachere Kodierung und Dekodierung möglich wird. Jedoch kann die Zuordnung der einzelnen Lichtimpulsgruppen in den verschieden Lichtwellenleitern auch auf andere Weise sichergestellt werden.
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Gemäß der Erfindung wird auch ein Verfahren geschaffen zur Kodierung von Daten, bei dem die Daten in eine Mehrzahl von Lichtimpulsen umgewandelt werden, wobei jeder der Lichtimpulse eine vorbestimmte Lichtwellenlänge aufweist, die jeweils aus einer Gruppe ausgewählt wird, die eine vorbestimmte Anzahl von unterschiedlichen Lichtwellenlängen aufweist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Kodierungsverfahren folgt dann ein sequentielles Anordnen der Lichtimpulse mit den entsprechend ausgewählten Lichtwellenlängen innerhalb einer oder mehrerer Lichtimpulsgruppen, wobei das Kodieren der Daten durch Vertauschen der Reihenfolge der Lichtimpulse, die die jeweils ausgewählten Lichtwellenlängen aufweisen, erfolgt.
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Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung kann zusätzlich zu einem Vertauschen der Reihenfolge der Lichtimpulse, auch durch Ein- bzw. Ausschalten der Lichtimpulse das Kodieren der Daten erfolgen.
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Durch ein derartiges erfindungsgemäßes Kodieren kann eine höhere Datenübertragung erzielt werden.
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Ähnlich wie bei den oben genannten Verfahren zur Übertragung der Daten mittels Lichtwellen, kann auch bei dem Kodierungsverfahren eine geeignete Lichtwellenlänge für einen Lichtimpuls ausgewählt werden, wobei derzeit Lichtwellen versendet werden, die 160 Spektralfarben entsprechen können. Bevorzugte Lichtwellenlängenbereiche sind beispielsweise 420–490 nm (blau), 490–575 nm (grün), 650–750 nm (rot), etc.
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Ein erfindungsgemäßes System zur Übertragung von Daten weist mindestens einen Lichtwellenleiter auf, einen senderseitigen Signalwandler, der die zu übertragenden Daten in eine Mehrzahl von Lichtimpulsen umwandelt, wobei jeder der Lichtimpulse eine vorbestimmte Lichtwellenlänge aufweist, die jeweils ausgewählt ist aus einer Gruppe, die eine vorbestimmte Anzahl von unterschiedlichen Lichtwellen aufweist. Der senderseitige Signalwandler ordnet ferner die Lichtimpulse mit den entsprechend ausgewählten Lichtwellenlängen hintereinander in einer Lichtimpulsgruppe an und kodiert die zu übertragenden Daten durch Vertauschen der Reihenfolge der Lichtimpulse, die die jeweils ausgewählten Lichtwellenlängen aufweisen.
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Das erfindungsgemäße System weist ferner mindestens eine Sendevorrichtung auf, die die Mehrzahl der Lichtimpulse über den mindestens einen Lichtwellenleiter sendet, mindestens eine Empfangsvorrichtung, die die über den mindestens einen Lichtwellenleiter versendeten Lichtimpulse empfängt, und einen senderseitigen Signalwandler, der die von der mindestens einen Empfangsvorrichtung empfangenen Lichtimpulse in die Daten dekodiert.
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Gemäß einem derartigen System, bei dem der senderseitige Signalwandler eine entsprechende oben genannte Kodierung der zu übertragenden Daten vornimmt, kann eine wesentlich höhere Datenübertragung erreicht werden.
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Gemäß einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Systems werden zwei Lichtwellenleiter, zwei Sendevorrichtungen und zwei Empfangsvorrichtungen verwendet, wobei die von dem senderseitigen Signalwandler erzeugten Lichtimpulse von der einen Sendevorrichtung über den einen Lichtwellenleiter an die eine Empfangsvorrichtung übertragen wird, und von der anderen Sendevorrichtung über den anderen Lichtwellenleiter an die andere Empfangsvorrichtung übertragen wird. Dabei werden Lichtimpulsgruppen in einen Lichtwellenleiter und entsprechende Lichtimpulsgruppen in dem anderen Lichtwellenleiter gemeinsam verwendet zur Kodierung der zu übertragenden Daten, wodurch die Datenübertragung weiter erhöht werden könnte.
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Das erfindungsgemäße System weist insbesondere bei der oben genannten Mehrkanalleitung einen empfängerseitigen Signalwandler auf, der in der Lage ist die von den beiden Empfängervorrichtungen empfangenen Lichtimpulse bzw. Lichtimpulsgruppen zur Dekodierung der übertragenden Daten zu verwenden.
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Die oben genannten Verfahren zur Kodierung von Daten sowie zur Übertragung von Daten mittels Lichtwellen werden gemäß der Erfindung vorzugsweise durch ein Computerprogramm implementiert, das einen Prozessor anweist zur Durchführung der in den oben genannten Verfahren genannten Schritte.
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Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Systems zur Übertragung von Daten mittels Lichtwellen, das das erfindungsgemäße Verfahren zur Kodierung von Daten sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung von Daten verwendet; und
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2 zeigt ein beispielhaftes Kodierungsschema, das gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann.
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1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Systems zur Übertragung von Daten mittels Lichtwellen, bei dem das erfindungsgemäße Kodierungs- und Datenübertragungsverfahren verwendet wird.
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Das in 1 gezeigte System weist einen senderseitigen Signalwandler 1 auf, der unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kodierungsverfahrens zu übertragende Daten in Lichtimpulse 2 umwandelt, die von einer ersten Sendevorrichtung 3 und von einer zweiten Sendevorrichtung 4 durch einen ersten Lichtwellenleiter 5 bzw. einen zweiten Lichtwellenleiter 6 gesendet werden.
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Wie in der 1 gezeigt, werden insbesondere Lichtimpulse 2 verwendet, die den Spektralfarben Rot Grün und Blau entsprechen. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Lichtimpulse 2 jeweils zu Lichtimpulsgruppen 7 zusammengefasst, in denen die Lichtimpulse mit den entsprechenden Spektralfarben (Lichtwellenlängen) hintereinander angeordnet sind. 1 zeigt beispielhaft 6 derartige Lichtimpulsgruppen 7 in dem ersten Lichtwellenleiter 5 sowie entsprechende Lichtsignalgruppen 7 in dem zweiten Lichtwellenleiter 6.
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Obwohl nicht in der 1 gezeigt, können selbstverständlich mehr als zwei Lichtwellenleiter bzw. nur ein einzelner Lichtwellenleiter verwendet werden, um die Lichtimpulse bzw. Lichtimpulsgruppen zu übertragen. Entsprechend ist die Anzahl der Sendevorrichtungen an die Anzahl der Lichtwellenleiter anzupassen.
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Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie in 1 gezeigt, werden die Lichtimpulse 2 bzw. die Lichtimpulsgruppen 7 von der ersten Sendevorrichtung 3 über den ersten Lichtwellenleiter 5 an eine erste Empfangsvorrichtung 8 gesendet. Entsprechend, wie in 1 gezeigt, werden gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel Lichtimpulse 2 bzw. Lichtimpulsgruppen 7 von der zweiten Sendevorrichtung 4 über den zweiten Lichtwellenleiter 6 an eine zweite Empfangsvorrichtung 9 gesendet.
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Wie in 1 gezeigt werden die Lichtimpulse 2 hintereinander in einer Lichtimpulsgruppe 7 angeordnet und die Lichtimpulsgruppen 7 hintereinander durch den Lichtwellenleiter 5, 6 gesendet. Obwohl nur 3 Lichtimpulse 2 mit den Farben Blau, Grün, Rot in der 1 gezeigt sind, kann die Anzahl von Lichtimpulsen innerhalb einer Lichtimpulsgruppe 7 beliebig sein. Ferner kann den einzelnen Lichtimpulsen jeweils ein beliebiges Farbspektrum zugeordnet werden.
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Wie in 1 gezeigt, sind die erste Empfangsvorrichtung 8 und die zweite Empfangsvorrichtung 9 jeweils mit einem senderseitigen Signalwandler 10 verbunden, der die empfangenden Lichtimpulse 2 bzw. Lichtimpulsgruppen dekodiert zur Wiedergewinnung der übertragenen Daten.
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Obwohl in 1 zwei Empfangsvorrichtungen 8, 9 gezeigt sind, ist es selbstverständlich, dass die Anzahl der Empfangsvorrichtungen entsprechend an die Anzahl der Lichtwellenleiter angepasst werden kann. Ferner kann auch nur eine einzelne Empfangsvorrichtung für zwei oder mehrere Lichtwellenleiter vorgesehen werden, ebenso kann auch nur eine einzelne Sendevorrichtung für zwei oder mehrere Lichtwellenleiter vorgesehen werden.
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Das in 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel für ein Datenübertragungssystem verwendet das erfindungsgemäße Verfahren zum Kodieren von Daten.
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Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Kodierungsverfahrens, haben die Lichtimpulse 2 unterschiedliche Lichtwellenlängen, die den Spektralfarben Rot Grün Blau entsprechen. Diese Lichtwellenlängen werden ausgewählt aus einer vordefinierten Gruppe von unterschiedlichen Lichtwellenlängen. Obwohl nur drei Farben gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet werden, ist es möglich eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Lichtwellenlängen (Spektralfarben) zu verwenden, die beispielsweise durch geeignete Laser erzeugt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kodieren der Daten zeichnet sich dadurch aus, dass durch Vertauschen der Reihenfolge der Lichtimpulse mit den entsprechenden Farben eine höhere Datenübertragung erreicht werden kann, was genauer unter Bezugnahme auf 2 erklärt wird.
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Durch ein geeignetes Ein- und Ausschalten der einzelnen Lichtimpulse zusätzlich zu einem Vertauschen der Reihenfolge der nacheinander gesendeten Lichtimpulse ist es somit gemäß den Verfahren zur Kodierung von Daten möglich eine höhere Datenübertragung zu erhalten.
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Wie in 1 gezeigt, kann eine weitere Steigerung der Datenübertragung erreicht werden, indem nicht nur die Reihenfolge der Lichtimpulse innerhalb der Lichtimpulsgruppen jedes Lichtwellenleiters vertauscht werden, sondern indem auch eine Lichtimpulsgruppe 7 des ersten Lichtwellenleiters 5 mit einer entsprechenden Lichtimpulsgruppe 7 des zweiten Lichtwellenleiters kombiniert wird zur Kodierung der zu übertragenden Daten. Eine derartige Kombination von Lichtimpulsgruppen 7 unterschiedlicher Lichtwellenleiter ist in 1 durch das Bezugszeichen 11 angegeben.
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Obwohl in 1 drei Lichtimpulse pro Lichtimpulsgruppe gezeigt sind, ist es selbstverständlich, dass eine beliebige Anzahl von Lichtimpulsen für eine Lichtimpulsgruppe verwendet werden kann.
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Zur weiteren Steigerung einer Datenübertragung ist eine beliebige Kombination von Lichtimpulsgruppen innerhalb eines Lichtwellenleiters und/oder zwischen mehreren Lichtwellenleitern möglich.
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2 zeigt ein Kodierungsbeispiel, das gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kodieren von Daten zeichnet sich dadurch aus, dass eine beliebige Kodierung festgelegt werden kann.
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Wie in 2 gezeigt, kann beispielsweise die Reihenfolge rot grün blau in einer Lichtimpulsgruppe die Bedeutung für den Begriff „Belegung” bzw. „E” oder „5” haben. Die Kreise in 2 kennzeichnen das Vorhandensein eines entsprechenden Lichtimpulses in der entsprechenden Farbe. Ein in 2 nicht gezeigter Lichtimpuls für eine entsprechende Farbe bedeutet, dass ein derartiger Lichtimpuls nicht gesendet wird. Das Senden bzw. nicht Senden eines Lichtimpulses entspricht einer Binärkodierung. Beispielsweise bedeutet das Vorhandensein eines Lichtimpulses eine 1 und Nichtvorhandensein das bedeutet eine 0.
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Das Vertauschen der Reihenfolge der Lichtimpulse mit den entsprechenden Lichtwellenlängen (Farben) kann ein derartiges Binärsystem erweitern, wodurch eine Kodierung erhalten wird, mit der eine höhere Datenübertragung möglich ist.
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Durch das Verwenden von lediglich einem Ein- oder Ausschalten der Lichtimpulse innerhalb einer Lichtimpulsgruppe, die beispielsweise drei Lichtimpulse aufweist, wie in dem vorangegangenen bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben, können lediglich 8 Zustände beschrieben werden, wohingegen bei einer zusätzlichen Vertauschung der Reihenfolge der einzelnen Lichtimpulse mit den entsprechenden Lichtwellenlängen weitaus mehr Information übertragen werden kann.
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Obwohl in dem Vorangegangen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, bei dem speziell drei Lichtimpulse für eine Lichtimpulsgruppe mit drei unterschiedlichen Lichtwellenlängen beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass eine Lichtimpulsgruppe eine beliebige Anzahl von Lichtimpulsen aufweisen kann.
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Ferner sind in dem oben genannten bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei Lichtwellenleiter gezeigt, wobei es selbstverständlich ist, dass auch nur ein einzelner Lichtwellenleiter oder aber mehr als zwei Lichtwellenleiter verwendet werden können. Entsprechend ist die Zahl der übrigen Bauteile, also beispielsweise Sendevorrichtung, Empfangsvorrichtung bzw. Signalwandler entsprechend anzupassen.
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Das in 2 gezeigte beispielhafte Kodierungsschema ist lediglich ein Beispiel, und eine beliebige Programmierung der unterschiedlichen darstellbaren Zustände durch Ein- und Ausschalten und Reihenfolgevertauschung der Lichtimpulse kann möglich sein.
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Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sendeseitiger Signalwandler
- 2
- Lichtimpuls
- 3
- erste Sendevorrichtung
- 4
- zweite Sendevorrichtung
- 5
- erster Lichtwellenleiter
- 6
- zweiter Lichtwellenleiter
- 7
- Lichtimpulsgruppe
- 8
- erste Empfangsvorrichtung
- 9
- zweite Empfangsvorrichtung
- 10
- empfängerseitiger Signalwandler
